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项目名称:猜拳机器人
组别:高中组 奖项:二等奖
代表团:北京 参赛队:北京市丰台区少年宫
队员:苏航 张宇锋 教练员:张会芝 李红 朱兵
项目摘要:

这是一个可以和人玩石头剪刀布的机器人。玩家可以将手伸到一个盒子里展示自己的手势,然后机器人也会展示他的手势。它将会判断你的手势,判断后,他将根据输赢的情况表达相应的情感。作品接近人形机器人,只有两支手臂。其中展示手势的手臂共用了4个电机。而识别手势则使用了图像识别。为此我开发了一个用于手势识别的android应用,使用面积法识别手势在与机器人交换信息从而达到目的。将计算机视觉与猜拳这个游戏联系起来,并且将虚拟对手实体化。在这个项目中,使用了一个Android手机来检测手势,Android端的应用程序调用了OpenCV视觉库,检测手的面积,来判别手势。。这个视觉库提供了很好的计算机视觉系统,并且是开源的。这个Android端通过蓝牙与其中一个NXT控制端“Master”连接。

演示视频

演示图片

设计目标

我们小区人很多,休闲的时间人们在一起健身、聊天。我们一直在想,如果能给他们增加一些互动的项目那多好。于是我们就想用自己学到的乐高知识做一个玩石头剪刀布猜拳游戏的机器人。这是一个传统的游戏,每个年龄段的人都喜欢玩,特别是哪些老年人,让他们在与机器人玩猜拳游戏的过程中获得一种使自己又回到童年的一种乐趣,题目确定后,我们就开始行动。把机器人设计成即有人的外形,又能随机出拳并和人的出拳时间保持一致,同时机器人又有识别人出什么拳的功能,由机器人来判断输赢,输和赢都用不同的声音和表情表现出来。

研制过程

最初的猜拳机器人我们是用三个电机分别驱动三个不同的手,每个手代表不同的手势。如图1。我把导线缠在人的手指上,通过导线导通的个数来确定玩家的手势。譬如,小指和无名指导通代表剪刀(如图2),四个指都导通代表石头(如图3)。这种解决方法最简介且稳定,但是前期准备很复杂,每次玩家玩之前都要带上这些导线。而“三只手”又显得智力不足。所以我下一步进行了大改进。我接着制作了这样的机器人(图4)。这次的改进使我的作品更接近人形机器人,只有两支手臂。其中展示手势的手臂共用了4个电机。而识别手势则使用了图像识别。为此我开发了一个用于手势识别的android应用,使用面积法识别手势在与机器人交换信息从而达到目的。这种解决方法虽然解决了整体的科技技术,但是稳定性使比较低的。

科学性、创新性、实用性

将计算机视觉与猜拳这个游戏联系起来,并且将虚拟对手实体化。在这个项目中,使用了一个Android手机来检测手势,Android端的应用程序调用了OpenCV视觉库,检测手的面积,来判别手势。。这个视觉库提供了很好的计算机视觉系统,并且是开源的。这个Android端通过蓝牙与其中一个NXT控制端“Master”连接。

进一步提高的设想

由于LEGO NXT MINDSTROM所配的电机体积过大,不能很快速稳定地展示手势;而面积法识别手势更是对于人的手型有苛刻要求。所以我将继续对机器人进行改进,争取达到稳定和新技术的并在。